单片机在煤矿电气自动化中的设计及应用实践

郭岳一

[摘  要]随着科学技术的迅速发展，煤矿行业中也开始应用越来越多的自动化设备，其中计算机大规模集成电路已经广泛的应用在了煤矿电气自动化中。单片机是一种典型的微型化计算机，具有较强的算数和逻辑运算能力，在一定程度上推动了我国煤矿电子自动化技术的发展。本文主要对单片机在煤矿电气自动化中的设计和应用进行了具体的分析。

[关键词]单片机  煤矿电气自动化  设计应用

中图分类号：TS761.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0090-01

当前，煤矿企业的高效安全生产离不开计算机技术。单片机是一种集成电路芯片，通过应用超大规模的集成电路技术，可以利用计算机系统集成大量数据。单片机技术应用在电气自动化领域中，可以有效提高现代化煤炭生产的效率，提高企业的经济效益，有助于促进煤炭企业的安全生产。

1、单片机选型设计分析

1.1 设计 PLC 单片机

首先，对于不同的工作环境而言，PLC 有着不同的设备及 I/O模块，并且，将人机对话的接口模块安装到了该系统中，能够将操作性能提升，令操作更加便捷简单;为了确保通讯在工业局部网络中更加顺畅，因此，将网络的接口模块设置了进去，这些类别不同的 I/O 模块，将很大的便利带给了 PLC 的应用。将隔离保护措施在输入接口处要做好，为了防止辐射干扰或者电磁干扰到输入端，通常将光电耦合器当作电路输入端。一般选择 RC 滤波器解决触电振动问题，对于避免误动作问题的出现会带来很大的帮助。其中晶体管输出、晶闸管输出和继电器输出为 PLC 输出接口的三种重要形式。[1]并且，都将对应的隔离器设置到了线路上，大大的提升了系统的运行性能。

其次，低能耗、便于安装、体积小。在对设备进行连接时，因为 PLC 模块体积不大，重量小，因此，安装起来非常容易，通过很短的时间就可以构建起 PLC 控制系统，并且，在系统上可以明了简单的展示给用户，便于操作。并且，故障检测系统在 PLC 系统的每个模块中都被安装了上去。将故障的位置利用监视器可以准确的判断出来，一旦有问题存在于 PLC 的模块中，这样将发生故障的模块用其他性能良好的模块取缔，从而使系统可以重新工作。对系统的整体运行不会带来影响。

再次，可以非常简单的编制程序。梯形图语言是 PLC 的主要接线方式，此种方式类似于继电器原理。较为鲜明的特征是应用一方能够直接的将程序内容看清楚，尽管很多工人员的编程技巧不扎实，但是，也可以很好的掌握该技术。在工厂企业中，该技术的操作会非常的简单，程序可以随时的被修正。在 PLC 技术中，它的开放性、经济性和灵敏性都非常的优异，在应用期间可以对系统的构造进行简化处理，可以将人机和控制等应用程序连接到一起。在操作时仅用一个平台就可以实现，易学易用，操作简单。然而，在运行期间，还会面临些许问题，最为关键的是 PLC 技术只能够在 PC 操作系统上才可以运行，局限性会非常的明显，实时性较弱。因此，应该对执行算法或者运行环境等进行改善，才可以有效的解决这种问题。

1.2 在煤矿电气设备中应用 PLC 单片机的作用

近年来，我国计算机技术取得了前所未有的发展，在采矿的过程中，广泛的应用了煤矿电气自动化技术，在煤矿电气自动化系统中应用 PLC 单片机，在某种程度上将煤矿生产效率有效的提升了上来，并且，还确保了系统可靠、安全运行的效率。PLC 在单片机中逐渐的展现出了自身的优越性，因此，该技术的应用量将逐渐增大。一旦有问题出现在了器件的运行过程中，在 PLC 技术下，该系统就会自行报警。之后利用软件能够有效的诊断出系统中所出现的故障。进而将 PLC 在工作中的安全性与稳定性提升。

2、单片机在煤矿电气自动化中的应用分析

2.1 应用于低压系统漏电保护

煤矿供电安全保护措施中包括低压漏电保护，将触电带来的伤亡事故能够有效降低。因此，在煤矿生产中这是一个重要环节。现阶段，越来越多的集中捡漏设备被投入到煤矿生产中，尽管设备各异，但是却有着大致相同的原理： 首先，在补偿电容时，会应用到零序电抗器;其次，当在设定电阻值以下设置绝缘电阻时，就会利用继电器断开电源的开关。因为误动作在系统中的出现几率较大。因此，就很难保证其有效性，所以，单片机逻辑判断就派上了用场，在关闭电源的瞬间，闭锁检查电源的漏洞。待线路可以稳定运行以后，在对漏洞进行检测。从而确保供电系统可以安全、稳定运行。在单片机高精度运算及逻辑判断功能下，可以将煤矿电气自动化系统的稳定性提升。将停电的范围缩小。

2.2 应用于变电所运行记录

在煤矿生产企业中，变电所为其中的重要部门，它能否可靠安全的运行，对煤矿生产效率和质量有着巨大的影响。所以将智能单片机电度表应用进去意义非常重大： 首先，计算电荷，对于用电部门的电能消耗，可以通过单片机智能电度表进行统计，而且，还可以将平均每小时的用电电荷计算出来。还能够统计出月总用电量及高峰值的超额用电量;其次，及时的出来负荷。如果在设定负荷最大值以上存在全矿高峰期的用电量，这样报警信号就会从单片机智能电度表中被发出来。[2]进而工作人员就会相应的消减电压的输出，从而确保电压在合理的数值内。

2.3 应用在漏电保护装置中

单片机因为其智能性比较强，所以将其利用在检漏工作中，一旦有漏电的数据被采集到只能数据运算的程序当中，中央数据处理系统会立刻做出实时的反馈，这种反馈回促使继电保护发生作用，进而及时的切断电源保证安全。总体而言，单片机的智能化程度越高，检漏的效率也越高，因为单片机本身存在数据处理和数据传输的能力，所以其工作的效率更加的更好，综合效果也更强。

2.4 应用于煤矿井下风机节能

在煤矿的具体生产中，对井下的风速计风压都有很高的要求。因为生产环节的不同，也会从不同的角度去要求井下空气质量。因为风机有着较大的功率，井下风机的运行方式主要通过调速系统进行调节。是确保风机能够安全、稳定运行的重要策略。煤矿企业通过单片机系统统计其所需的信息资料。然后向着计算机控制中心传输测到的通风机性能参数。将绕线式的交流电动机应用到井下，然后变频调速风机。现阶段，已经具备了非常成熟的单片机技术，而且其核心为数字化控制技术，在具体的应用中，将控制电路的复杂性明显减少。硬件的逻辑电路逐渐被软件所取代，从而就量系统的控制精度与运行效率有效的提升了上来，从而对井下风机的经济运行给予了保证。

结语：

单片机是一种代表性的微型计算机，当前已经广泛的应用在了煤矿电气自动化中，以其突出的逻辑运算能力和算术能力实现了煤矿企业的高效安全生产。安全问题是煤矿生产中的一项关键问题，单片机实现了煤矿企业的智能化监管，极大的促进了煤矿企业的安全生产。

参考文献

[1]孙福兆. 单片机在煤矿电气自动化中的设计和应用[J].煤矿机械，2013，09：263-264.

[2]杨福佳. 单片机在煤矿电气自动化控制中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2014，09：87-88.

[3]贾晋杰. 单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].黑龙江科技信息，2015，25：13.